基本介紹
一個 維單形 ,它的 個頂點有 個不同次序的排列,當 時,這些排列可分成兩組,同組的任意兩個排列相差偶數個對換,不同組的任意兩個排列相差奇數個對換,這兩組排列稱為單形 的兩個定向。換言之,根據頂點次序是奇排列還是偶排列分成兩組,稱為 的兩個定向,並且稱為互為相反的定向。
指定一個定向的單形稱為 有向單形。例如,排列 與 就確定了 的兩個相反定向,相應的兩個有向單形分別記為 與 ,若把一個記為 ,則另一個就記為 ,對於零維單形只有一個頂點,為統一起見用 表示它的兩個定向,有向單形在 時分別是有向線段和有向三角形。為區別起見,原來的單形可稱為 無向單形。單純復形是幾何對象,而群是代數對象,從復形過渡到它的同調群,關鍵是單形的定向與邊緣運算元這兩個概念 。
相關定義與定理
設 是 R 中的點,若 具有線性關係,則說明這一組點占有最廣的位置。當 時就是一個點,自然此點占有最廣位置 。
單純形
設 是 R 中占有最廣位置的 點,而 ,則我們稱點 的集合
為 q維 單純形,簡稱 q維單形, 稱為 頂點,故常將 記作 ,而係數 稱為此單純形的 重心坐標。
定義 對於q維單形 ,稱 的( )個頂點中的 個點 所構成的 維單形 為 的一個r維面, 的0維面就是頂點,把1維面稱為棱。
例1 考慮3維單形,對於點,就有,
例如,維面,為棱,為面,為體,如圖1所示。
有向單形與無向單形
當 時, 的 點有 個排列,它們決定同一個 ,這樣的單形 被稱為 無向單形,在 排列中,有一半是偶置換,一半是奇置換,因而這兩個置換等價類構成了 兩個定向,指定一個定向單形稱為 有向單形,簡記“”=,這裡指頂點次序為的有向單形;另一個定向單形記作“”=,以單純形作為構件,可以組成單純複合形、多面體和鏈。
單純複合形(復形)
如果或是一個公共面,則單形和是 規則相處的,如圖2所示,否則是 不規則相處的,如圖,3所示。
設W是 R 中有限個單形集合,如果W滿足下列兩個條件:
(1)如果,的任一面也屬於W;
(2)W的任意兩個單形和規則相處,
則稱W為 單純複合形,簡稱為 復形,如圖4所示;否則是 非復形,如圖5所示。
有向單形的基本組
設W是一個n維復形,它的全體無向單形
都己任意地規定了一個定向,這裡為W中q維單形的個數,這樣,得到一組有向單形
上式稱為W的 有向單形的基本組。
鏈
設為n維復形W的一個基本組,對於,形式地定義
稱為W的一個 q維鏈。
1維鏈可看作是有向的折線 。
鏈邊界
如果把邊界運算元擴展到有向單形和復形上去,則有下面的鏈邊界。
定義 對於任意q維有向單形,我們定義()維鏈:
稱之為的 邊界鏈或簡稱 邊界。式中表示缺這一點,也可以把擴展到W的q維鏈上去,定義W的任意q維鏈的邊界為
由此可見,邊界運算元建立了鏈群到的一個同態 :